CC BY
16DOI: 10.24412/1999-6780-2022-3-48-50 УДК 628.353.153:582.282.23
АНАЛИЗ БИОПЛЕНКООБРАЗО-ВАНИЯ CANDIDA ALBICANS, С. AURIS, С. GLABRATA И С. KRUSEI
Александрова Н.А. (старший преподаватель), Заславская М.И. (профессор кафедры), Ипатова А.О. (магистр кафедры), Махрова Т.В. (доцент), Игнатова Н.И. (доцент)*
Приволжский исследовательский медицинский университет, Нижний Новгород, Россия
Штаммы Candida albicans и C. auris обладают более выраженной способностью образовать биопленки по сравнению с C. glabrata и C. krusei. Установлена прямая корреляционная зависимость между интенсивностью гифообразования и формированием биопленок у C. albicans. Способность к образованию биопленок у C. auris, C. glabrata и C. krusei не зависит от возможности и интенсивности формирования ими гифальных элементов и, вероятно, связана с другими адгезивными факторами и составом межклеточного матрикса.
Ключевые слова: C. auris, C. albicans, C. glabrata, C. krusei, биопленки, гифы
BIOFILM FORMATION ANALYSIS OF CANDIDA ALBICANS, C. AURIS, C. GLABRATA AND C. KRUSEI
Alexandrova N.A. (senior lecturer), Zaslavskaya M.I. (professor of the department), Ipatova A.O. (master of the department), Makhrova T.V. (associate professor), Ignatova N.I. (associate professor)
Privolzhsky Research Medical University, Nizhny Novgorod, Russia
Candida albicans and C. auris strains have stronger biofilm formation in comparison with C. glabrata and C. krusei. A direct correlation was established between the hyphae formation intensity and C. albicans biofilm formation. Capacity to biofilm production of C. auris, C. glabrata and C. krusei does not depend on the possibility and intensity of hyphae formation and probably depends on other adhesive factors and the intercellular matrix components.
Key words: C. auris, C. albicans, C. glabrata, C. krusei, biofilms, hyphae
* Контактное лицо: Игнатова Надежда Ивановна, e-mail: n.i.evteeva@gmail.com
ВВЕДЕНИЕ
Candida spp. являются основной причиной но-зокомиальных грибковых инфекций, что часто приводит к тяжелым последствиям, в том числе летальным исходам [1]. Например, инвазивный кандидоз приводит к высокому уровню (до 47%) смертности, что является одним из самых высоких показателей среди внутрибольничных патогенов. Наряду с Candida albicans — наиболее распространенным видом Candida, все чаще регистрируют заболевания, вызванные патогеном C. auris [2]. Этот новый вид Candida может обнаруживаться у больных, находящихся в палатах интенсивной терапии, и вызывать катетер-ассоциированные инвазивные микозы [3].
Вместе с тем, патогенный потенциал C. auris недостаточно изучен по сравнению с «традиционными» возбудителями кандидоза: C albicans, C. glabrata и C. krusei.
Одной из характеристик патогенности микро-мицетов является их способность к биопленкообра-зованию (биопленочная активность). Биопленкооб-разование у микромицетов связано как с гифальной активностью, так и с составом межклеточного мат-рикса [4].
Цель работы: провести сравнение способности разных видов Candida, включая C. auris, к формированию биопленок, а также изучение влияния гифо-образования на этот процесс.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В работе использовали штаммы из коллекции кафедры эпидемиологии, микробиологии и доказательной медицины ФГБОУ ВО «Приволжский исследовательский медицинский университет» Минздрава России: Candida albicans (127, 195, 258, 290, 601, 825D, M9620, 27/23), Candida auris (70, 78, 84, 95), Candida glabrata (44-1, 294, 584), Candida krusei (489, 583, 780). Все культуры были предварительно идентифицированы с помощью метода масс-спектрометрии. Микромицеты культивировали на декстрозном агаре Сабуро (HiMedia, India) (24 ч, 37 оС), смывали забуференным физиологическим раствором (ЗФР, рН 7,2-7,4) и получали стандартизированную клеточную суспензию грибов с показателем мутности 0,5 по McFarland (DensiLaMeter II, ERBA Lachema, Чехия).
Для получения биопленок Candida spp. в лунки 12-луночных планшетов (Costar, США) вносили по 0,5 мл взвеси микромицетов (0,5 по McFarland). Затем добавляли по 2 мл питательной среды DMEM (ФГУП им. М.П. Чумакова РАМН, Московская обл.). Посевы инкубировали 48 часов при 37 оС. Зрелую биопленку трехкратно отмывали раствором Хенкса и высушивали при комнатной температуре. Определение биопленкообразующей способности
выполняли стандартным методом на основе оценки поглощения красителя (1%-ным раствором кристаллического фиолетового) микробной массой при помощи спектрофотометрических приборов (КФК-2-УХЛ 4.2, Россия). Результат выражали в относительных световых единицах (отн. свет. ед.) [5].
Гифальную форму грибов получали по собственной оригинальной методике. Для получения мицелиальной формы в микропробирки Eppendorf® 2ml (safe lock tubes, USA) вносили по 50 мкл клеточной суспензии микромицетов (0,5 по McFarland) и приливали среду DMEM. Посевы культивировали в течение 48 ч. при 37 оС, после чего определяли объем образовавшегося мицелия грибов в микропробирках. Все эксперименты проводили в 3-х повторах.
Статистическую обработку осуществляли с помощью компьютерной программы Statistica 10.0. Межгрупповые различия анализировали с использованием критерия Манна-Уитни. Различия считали статистически значимыми при уровне р<0,05. Взаимосвязь параметров оценивали методом корреляционного анализа по Спирмену. Силу корреляционной связи определяли по значению коэффициента корреляции: ниже 0,3 считали слабой, от 0,3 до 0,7 -средней и от 0,7 до 1,0 - сильной.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе изучения биопленочной активности Candida spp. было показано, что наиболее выраженной способностью образовывать биопленки обладали штаммы C. albicans и C. auris (табл.). При этом биопленочная активность C. albicans была в среднем в 1,5 раза выше, чем у C. auris (p>0,05), и в 16,6 раз выше, чем у штаммов C. glabrata и C. krusei (p<0,05).
Таблица
Биопленочная и гифальная активность Candida
Показатель интенсивно- Показатель гифаль-
Штамм сти биопленкообразова- ной активности
ния (D, отн. свет. ед.) (мкл3)
С. albicans 825D 0,042±0,002 263,33±31,80
С. albicans M9620 0,018±0,002 58,33±8,33
С. albicans 27/23 0,027±0,002 166,67±33,33
С. albicans 127 0,020±0,003 91,67±8,33
С. albicans 195 0,083±0,007 116,67±44,10
С. albicans 258 0,445±0,074 433,33±33,33
С. albicans 290 0,187±0,055 266,67±88,19
С. albicans 601 0,239±0,036 400,00±57,74
C. auris 70 0,096±0,018 0
C. auris 78 0,124±0,037 0
C. auris 84 0,080±0,015 0
C. auris 95 0,062±0,021 0
C. glabrata 44-1 0,007±0,001 0
C. glabrata 294 0,009±0,001 0
C. glabrata 584 0,008±0,001 0
C. krusei 489 0,009±0,001 0
C. krusei 583 0,007±0,001 16,67±1,67
C. krusei 780 0,009±0,001 16,67±1,67
Мы предположили, что степень биопленочной активности может быть связана с гифальной активностью микромицетов. При анализе корреляции гифо- и биопленкообразования у C. albicans и C. krusei - видов, обладающих выраженной способностью формировать мицелиальную форму, была выявлена прямая сильная зависимость (г=0,907; p<0,05) между гифальной и биопленочной активностью для C. albicans. Таким образом, чем больше были скорость и объем гифообразования у штамма C. albicans, тем выше была его способность формировать биопленку. В то же время интенсивность формирования гиф у штаммов C. krusei не влияла на их способность образовывать биопленку. Это показывает, что гифы не являются обязательным атрибутом для формирования биопленок у Candida, поскольку биопленочная активность может быть связана с различными факторами адгезии [6]. Данное положение подтверждается также экспериментами с кандидами, не образующими гифы, - C. glabrata и C. auris (табл.). При этом штаммы C. auris в среднем имели интенсивность биопленкообразования, сравнимую со штаммами C. albicans (гифообразующие): 0,091 ±0,023 и 0,132 ±0,023 соответственно (p>0,05).
Таким образом, формирование Candida биопленок является многофакторным процессом, на который влияет адгезивность поверхности клеток мик-ромицетов, а также синтез и состав межклеточного матрикса. Согласно полученным результатам, у всех штаммов C. albicans (обладает высокой гифообразу-ющей активностью) формирование мицелиальной формы способствовало биопленкообразованию. Известно, что гифальная форма Candida обладает большей гидрофобностью, чем дрожжевая [7], что помогает микромицетам адгезироваться на пластиковых поверхностях, включая катетеры [3]. При этом рост мицелия может послужить каркасом для дальнейшего формирования биопленки. В случае, если кандиды не способны образовывать гифальную форму, механизмами, поддерживающими образование биопленки, могут служить адгезины дрожжевой формы и межклеточный матрикс.
ВЫВОДЫ
1. C. albicans и C. auris имеют более выраженную способность к биопленкообразованию, чем C. glabrata и C. krusei.
2. Скорость и объем гифообразования у C. albicans положительно коррелирует с интенсивностью биопленкообразования.
3. Способность к биопленкообразованию у C. auris, C. glabrata и C. krusei не зависит от возможности и интенсивности формирования гифальных элементов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Nett J.E., Andes D.R. Contributions of the biofilm matrix to Candida pathogenesis. Journal of Fungi. 2020; 6 (1): 21. doi.org/10.3390/jof6010021
2. Sardi J. de C.O., Silva D.R., Mendes-Giannini M. J. S., Rosalen P.L. Candida auris: Epidemiology, risk factors, virulence, resistance, and therapeutic options. Microb. Pathog. 2018; 125: 116-121. doi.org/10.1016/j.micpath.2018.09.014
3. Du H.J., Hu T., Ennis C.L., et al. Candida auris: Epidemiology, biology, antifungal resistance, and virulence. PLoS pathogens. 2020. doi.org/10.1371/journal.ppat.1008921
4. Kurakado S., Arai R., Sugita T. Association of the hypha-related protein pra1 and zinc transporter zrt1 with biofilm formation by the pathogenic yeast Candida albicans. Microbiol. Immunol. 2018; 62 (6): 405-410. doi.org/10.1111/1348-0421.12596
5. Лисовская С.А., Халдеева Е.В., Глушко Н.И., Паршаков В.Р. Оценка способности к формированию биопленок клиническими штаммами Candida albicans, выделенными при острых и хронических формах кандидоза кожи и слизистых оболочек. Проблемы медицинской микологии. 2017; 19 (1): 31-33. [Lisovskaya S.A., Khaldeeva E.V., Glushko N.I., Parshakov V.R. Evaluation of biofilm formation ability of clinical strains of Candida albicans isolated at the acute and chronic forms of candidosis of the skin and mucous membranes. Problems in Medical Mycology. 2017; 19 (1): 31-33 (In Russ)].
6. Ahmad S., Alfouzan W. Candida auris: Epidemiology, diagnosis, pathogenesis, antifungal susceptibility, and infection control measures to combat the spread of infections in healthcare facilities. Microorganisms. 2021: 9 (4): 807. doi.org/10.3390/microorganisms9040807
7. Shiradhone A.B., Ingle S.S., Zore A.G.B. Microenvironment responsive modulations in the fatty acid content, cell surface hydrophobicity, and adhesion of Candida albicans cells. J. Fungi (Basel). 2018; 4 (2): 47. doi.org/10.3390/jof4020047
Поступила в редакцию журнала 01.06.2022 Рецензент: Т.С. Богомолова
